스마트시티 국가시범도시 지역에 대한 안개 발생 특성분석 및 안개 탐지 인공신경망 모델 구성

국문 초록 (Abstract)

급격한 도시화에 따른 미세먼지, 교통 혼잡, 물 부족 등 각종 도시문제 해결을 위해 우리나라에서는 스마트시티(Smart City) 국가시범도시를 세종시(5-1 생활권)와 부산시(에코델타시티)에 조성 예정이다. 스마트시티 조성에 있어서 날씨 데이터는 시민의 일상생활에 미치는 환경의 개선이나 미래 교통수단 운영에 매우 중요한 요소이므로, 스마트시티 조성 예정 지역에 대해 다양한 기상현상의 특성을 분석하여 향후 예상되는 기상 재난에 대비할 수 있어야 한다. 본 연구에서는 세종과 부산 지역의 기상청 AWS 지점에 대해 최근 5년간 안개 발생 특성을 분석하고 안개 발생 시 기상요소의 특징을 조사하였다. 또한 시간 및 기상 관련 입력 변수를 이용하여 인공신경망 기법의 안개탐지 모델을 구성 및 성능을 테스트하였다.
세종 지역에서는 5년 동안 연중 약 50일 정도의 안개일이 관측되었으며, 이 중 최대 빈도는 가을철(10월~11월)로 나타났다. 세종 지역의 안개 시간은 밤 시간부터 일출 전까지로 분포하였으며 안개가 발생하였을 때 풍속은 2 m/s 미만으로 복사안개의 특성을 보였다. 부산 지역에서는 대부분의 안개가 여름철에 발생하였으며 7월에 최대 안개일수(5년 평균 7일)가 관측되었다. 안개 발생 시 평균 풍속은 약 2.5 m/s로 비교적 크게 나타났고, 인근 부이지점에서의 해수면온도와 기온의 차이는 여름철 평균보다 다소 큰 값을 보이면서 이류안개가 발생하였을 확률이 높음을 시사하였다. 세종과 부산 지역 두 지역에 대해 인공신경망 기법으로 안개발생 탐지 모델을 구성한 결과 두 지역 각각 정밀도(Precision)는 0.56, 0.74, 재현율(Recall)은 0.80, 0.87, 그리고 F1-score는 0.66, 0.80의 테스트 성능을 보였다. 안개는 단순 시정 저하뿐만 아니라 다양한 기상 및 환경적 현상들(미세먼지, 도로 결빙 등)과 맞물릴 때 더욱 극심한 재난을 야기할 수 있으므로 지상관측자료 뿐만 아니라 도로 CCTV 영상, 스마트시티 지역 IoT 센서 관측 자료 등 고해상도 활용한 안개 감시 및 예측기술 개발이 이루어질 필요가 있다.